美國研究人員開發出一種能從心臟跳動擷取能量的奈米發電機。發明團隊表示，此微型裝置由主要是由壓電奈米帶所構成，亦能從肺臟或其他器官的運動獲得能量，可望用來提供動力予醫療植入物。 生醫植入裝置，如心跳監控器、心律調整器、電擊器以及神經刺激器等，皆須仰賴某種形式的電池方能運作。儘管這些電池近年來尺寸不斷縮小且效能也更高，它們依然只能維持數年，病人因此必須定期接受手術來更換電池。最理想的方式是不需要電池，最近由伊利諾伊大學厄巴納香檳分校(UIUC)的John Rogers等人研發的新裝置或許提供了解決之道。 此元件是由鋯鈦酸鉛(lead zirconate titanate, PZT)奈米帶構成，PZT有很高的壓電電壓及介電常數，非常適合用來把機械能轉換成電能，同時還能高度彎折，且相當強韌。Rogers解釋，此裝置能利用心臟、肺臟和橫膈膜的自然收縮和放鬆動作來產生電能，而且產生的電力足以供心律調整器等裝置正常運作。除了可置於體內，此元件亦能直接安裝於皮膚上，供穿戴式健康監控器之用。 該團隊已經證明此裝置相容於一些動物的主要器官，譬如牛與豬的心、肺和橫膈膜。 該裝置的主體類似類電容結構，由厚500 nm、夾於兩電極間的PZT層所構成，並，其中一電極成分為鈦和鉑，另一則為鉻和金。一個完整元件由12組單元構成，每一單元含有並聯的10個上述電容結構，而這12組單元再串連以增加輸出電壓。研究人員以生物相容材料聚醯亞氨(polyimide)包覆元件以隔絕體液和組織。此舉有助於將免疫反應的風險降至最低。當該裝置彎曲時，PZT奈米帶中的應變(strain)會產生電荷，在兩電極之間便有電壓形成。 該研究團隊目前已經獲得臨床實驗許可，並計畫近一步評估這些植入裝置對於活體動物的長期影響。詳見PNAS | doi: 10.1073/pnas.1317233111。 |